基于植氣溫差的小麥水分狀況監(jiān)測(cè)研究.pdf

1、實(shí)時(shí)無(wú)損監(jiān)測(cè)作物水分狀況是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)于作物精確灌溉和節(jié)水生產(chǎn)具有重要意義。本研究的目的是以小麥為對(duì)象，通過(guò)不同年份不同土壤水分處理下的池栽試驗(yàn)，系統(tǒng)分析小麥植株的葉氣溫差與水分狀況的定量關(guān)系，構(gòu)建小麥水分相關(guān)指標(biāo)監(jiān)測(cè)模型，從而為小麥水分狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和精確診斷提供理論基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)。
　　 首先，明確了不同土壤水分處理下冬小麥不同葉位的葉氣溫差與葉片含水量和葉片等效水厚度的動(dòng)態(tài)變化特征，構(gòu)建了基于不同葉位葉氣溫差

2、的葉片含水量和葉片等效水厚度的估算模型。結(jié)果表明，在開花灌漿期，隨著土壤水分含量的升高，小麥不同葉位的葉片含水量和葉片等效水厚度逐漸升高，葉氣溫差逐漸降低。土壤水分虧缺時(shí)，小麥頂三葉的葉片含水量和葉片等效水厚度首先降低，旗葉葉氣溫差較小;土壤水分充足時(shí)，小麥頂二葉和頂三葉的葉氣溫差較小。基于小麥上部三張葉片的葉氣溫差可以較好的預(yù)測(cè)葉片含水量和葉片等效水厚度，其定量模型分別為y=-0.159x2-2.053x+74.632和y=-0.01

3、2x+0.128，決定系數(shù)(R2)分別為0.56和0.77，標(biāo)準(zhǔn)誤(SE)分別為4.22和0.017。利用獨(dú)立年份數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)，預(yù)測(cè)精度(R2)分別為0.47和0.61，預(yù)測(cè)均方差根(RRMSE)分別為7.59％和12.76％。
　　 進(jìn)一步分析了冬小麥旗葉的凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(cond)、胞間二氧化碳濃度(Ci)、水分利用效率(WUE)等在不同條件下的變化規(guī)律，量化了葉氣溫差與Pn，cond，

4、Ci，Tr，WUE之間的關(guān)系。結(jié)果顯示，隨土壤含水量降低，小麥旗葉的Pn，Cond，Tr程下降趨勢(shì);而Ci在拔節(jié)到孕穗期隨土壤含水量降低而降低，在灌漿末期在W4和W1處理下較高。WUE在孕穗期、抽穗期隨著土壤含水量降低而增加;在開花期、灌漿前期、灌漿中期在W2處理下最大，在灌漿末期淮麥25與揚(yáng)麥18分別在W2、W3處理下最大。小麥旗葉的葉氣溫差與Pn、Cond、Ci、Tr和WUE的相關(guān)性都達(dá)顯著水平(P＜0.05)，其中葉氣溫差與氣孔導(dǎo)

5、度和蒸騰速率之間相關(guān)性較好，模型分別為y=-0.208x+0.076和y=-3.338x+1.339，R2分別為0.56和0.91，SE分別為0.126和0.704，而葉氣溫差與凈光合速率、胞間二氧化碳濃度和水分利用效率之間相關(guān)性相對(duì)較弱。利用獨(dú)立年份的試驗(yàn)資料對(duì)光合生理指標(biāo)模型進(jìn)行測(cè)試和檢驗(yàn)，表明氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率監(jiān)測(cè)模型的預(yù)測(cè)精度(R2)較高，分別為0.79和0.82，預(yù)測(cè)相對(duì)均方根（RRMSE）分別為36.88％和22.82％。<

6、br>　　 最后研究了冬小麥不同角度（探頭與水平面成60°和90°）的冠氣溫差、冠層等效水厚度、冠層葉片含水量與植株含水量的變化特征，闡明了不同角度小麥冠氣溫差與冠層等效水厚度、冠層葉片含水量及植株含水量的定量關(guān)系，比較了基于不同觀測(cè)角度的冠氣溫差反演冬小麥植株水分狀況的能力。結(jié)果表明，除拔節(jié)期外，隨著土壤水分含量的減少，冠層等效水厚度、冠層葉片含水量、植株含水量均逐漸降低，冠氣溫差逐漸增加，且基于冠氣溫差能可靠預(yù)測(cè)冬小麥孕穗到灌漿期